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IPTG

发布日期:2017/9/22 16:41:27

IPTG
异丙基硫代半乳糖苷(IPTG, CAS:367-93-1),能够广泛应用于生化科研及诊断产品开发领域。Lac启动子是使用最早、研究最详细的启动子之一,所以目前用于诱导重组蛋白表达的诱导剂主要是IPTG和乳糖。在重组蛋白的诱导表达过程中,诱导剂对于外源基因高效、稳定的表达起着非常重要的作用。
异丙基-β-D-硫代半乳糖苷,常与X-Gal或Bluo-Gal结合使用,用于重组细菌菌落的蓝白筛选。IPTG不被菌体代谢,为乳糖类似物,一旦进入细胞就会产生持续长久的诱导效果,所以IPTG的诱导效率高,往往只需要很少量(1 mmol/L)即可达到理想诱导效果。由于IPTG不被代谢,在胞内专一诱导外源蛋白的表达。不受细胞代谢的影响,诱导效果持续稳定。 然而由于IPTG 对于人体具有潜在的毒性,当利用IPTG诱导表达应用于人体的重组药物时,有可能对最终的产品带来一些不利影响。另一方面,IPTG的价格也较为昂贵,尤其是在较大体积的发酵罐中进行诱导时,IPTG 的应用会造成发酵成本的增加。
乳糖是一种二糖,没有毒性,另外,由于其低廉的价格,使其有可能成为替代IPTG 的诱导剂。乳糖本身作为一种碳源,可以被菌体所代谢利用,同时,作为一种糖类物质,它的存在亦会导致菌体的生理及生长特性发生变化。 与IPTG  所不同的是,乳糖自身无法进入到菌体细胞的内部,它需要借助于乳糖透过酶的作用,乳糖的转运因此受多种因素的影响。另外,乳糖进入细胞后仍然不能诱导Lac   启动子的启动。它需要经过β-半乳糖苷酶的作用转化为异乳糖才会起到诱导剂的作用。与IPTG相比,利用乳糖作为诱导剂其诱导过程更为复杂和麻烦,而且诱导效果也远远不及。
E.coli的乳糖操纵子(元)含Z、Y及A三个结构基因,分别编码半乳糖苷酶、透酶和乙酰基转移酶,此外还有一个操纵序列O、一个启动序列P及一个调节基因I。I基因编码一种阻遏蛋白,后者与O序列结合,使操纵子(元)受阻遏而处于关闭状态。

IPTG诱导机制
图1为大肠杆菌乳糖操纵子IPTG诱导机制。
在启动序列P上游还有一个分解(代谢)物基因激活蛋白(CAP)结合位点。由P序列、O序列和CAP结合位点共同构成lac操纵子的调控区,三个酶的编码基因即由同一调控区调节,实现基因产物的协调表达 。在没有乳糖存在时,lac操纵子(元)处于阻遏状态。此时,I序列在PI启动序列操纵下表达的Lac阻遏蛋白与O序列结合,阻碍RNA聚合酶与P序列结合,抑制转录起动。当有乳糖存在时,lac操纵子(元)即可被诱导。在这个操纵子(元)体系中,真正的诱导剂,并非乳糖本身。乳糖进入细胞,经b-半乳糖苷酶催化,转变为半乳糖。后者作为一种诱导剂分子结合阻遏蛋白,使蛋白构象变化,导致阻遏蛋白与O序列解离、发生转录。异丙基硫代半乳糖苷(IPTG)是一种作用极强的诱导剂,不被细菌代谢而十分稳定,因此被实验室广泛应用。

 

 

资料来源:
[1]李攀峰,张洪斌,胡雪芹. IPTG与乳糖联合诱导重组大肠杆菌右 旋糖酐蔗糖酶表达[J]. 食品科学,2014,35(01):185-188.
[2] 细菌诱导表达系统.生物极客。
[3] 诱导蛋白表达的选择,IPTG VS乳糖 ?. 爱西宝资讯。

 

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